基于（对乙烯苯磺酰）（三氟甲基磺酰）亚胺阴离子的新型嵌段共聚单离子导体的合成与表征

发布时间：2020-02-05 02:50

【摘要】：固体聚合物电解质因具备高安全性成为目前锂电池研究的热点之一，但它的发展受到两大难题的限制：(1)无法设计出同时具有较高离子导电性和良好机械性能的固体聚合物电解质；(2)载流子锂离子携带电流仅占总电流的1/5左右，在电池运作过程中导致浓差极化现象，引起锂枝晶产生和电压损失。本文设计了一种具备自组装性能的AB两嵌段新型单离子导体来同时协调固体聚合物电解质的机械性能、电导率和锂离子迁移数。论文中设计的AB两种单体结构分别为具备较高柔性的聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和较大锂离子解离度的(对乙烯苯磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺锂。 本文主要包括两部分：(1)以聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(POEM)制备大分子链转移试剂，引发(对乙烯苯磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiSTFSI)单体的可逆加成断裂链转移自由基聚合(RAFT)，最终合成得到了4种不同EO/Li+的AB型两嵌段单离子导体(Poly(POEM) b LiPSTFSI)。为了便于比较，本文合成了4种相应EO/Li+的共混单离子导体(Poly(POEM)/LiPSTFSI)。(2)两类单离子导体的结构由1H NMR、19FNMR等进行表征，并对两类单离子导体的基本性质如分子量、热行为、热稳定性、XRD、电导率和锂离子迁移数等进行了表征，并对实验结果进行了分析和讨论。结果表明，小角度X射线散射(SAXS)曲线显示嵌段单离子导体(Poly(POEM) b LiPSTFSI)未发生预期的微相分离现象，但是嵌段单离子导体(Poly(POEM) b LiPSTFSI)具备低玻璃化温度(EO/Li+=17.1时，Tg仅为-59.2oC)、良好热稳定性(热分解温度均大于260oC)、室温电导率较高(EO/Li+=17.1, σ=3.75×106S/cm)、锂离子迁移数高(tLi+≈1)和无晶相存在等良好性能。
【图文】：

尤其是电子产品如移动电话、MP3备的问世和电动汽车的出现，迫使人们寻求高比染的新型二次能源，特别是对具备良好循环性能池的需求日益剧增[1-4]。金属锂为负极，它在金属中具备最负标准电极电位(0.259g/Ah)，因此二次锂电池具备高工作电压和高较宽，低温性能优异且锂负极制作简单等优点，金属作为电极，它的活泼性一方面促使电极与液态子在电极/电解质界面传输的 SEI 膜，影响电池性均匀沉积导致锂枝晶的产生，，使电池内部短路，用的有机液态电解液易挥发、易燃、易泄露的缺点导致电池的封装复杂，对电池的设计要求较为严

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本文编号：2576513